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Proceso integrado de clasificador de flujo de aire de alta eficiencia y molino de bolas para preparar cemento ultrafino
El cemento, como material cementante indispensable en la industria de la construcción, tiene una amplia gama de aplicaciones y demandas. En los últimos años, con la creciente demanda de desempeño de seguridad de las estructuras de construcción, ha habido mayores requisitos para la resistencia a la compresión del cemento. La investigación ha demostrado que agregar una cantidad apropiada de cemento ultrafino puede cambiar efectivamente la distribución del tamaño de partícula del cemento y mejorar el desempeño del cemento y el hormigón [1-4]. Chen Changjiu et al. estudiaron el efecto de la distribución del tamaño de partícula del cemento en la resistencia a la compresión del hormigón y encontraron que existe una cantidad óptima de cemento ultrafino para optimizar la distribución del tamaño de partícula del cemento, obteniendo así la mayor resistencia a la compresión del hormigón [5]. Kong Deyu et al. agregaron cemento ultrafino al cemento ordinario para preparar hormigón de alto rendimiento [6]. Estos estudios indican que el cemento ultrafino como aditivo para cemento puede mejorar efectivamente la resistencia a la compresión del cemento y el hormigón.
La nueva máquina de clasificación por flujo de aire tiene las ventajas de una gran capacidad de procesamiento y un refinamiento ultrafino, una alta eficiencia de clasificación, un bajo consumo de energía, una distribución ajustable del tamaño de partícula del producto en un amplio rango y cumple con los requisitos de diferentes productos, especialmente la distribución estrecha del tamaño de partícula [7-10]. Este artículo toma el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A desarrollado por Mianyang Liuneng Powder Equipment Co., Ltd. como ejemplo para realizar pruebas de clasificación en el cemento descargado de la cola del molino de bolas, y explora la viabilidad de integrar el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia con el molino de bolas para preparar cemento ultrafino.
1. Introducción al proceso
El sistema de producción de cemento ultrafino incluye principalmente molinos de bolas, selectores de polvo de cemento, clasificadores de flujo de aire de alta eficiencia, colectores de polvo ciclónicos, colectores de polvo de chorro de pulso de cámara, ventiladores de tiro inducido y otros equipos auxiliares para transporte y dosificación, como se muestra en la Figura 1. El flujo del proceso principal es: Φ El cemento producido por el sistema de molienda final de cemento que consta de un molino de bolas de 3,2 m × 14 m y un selector de polvo es recolectado por un colector de polvo ciclónico con una capacidad de producción de 40-50 t/h. Como producto 1, el gas de escape del colector de polvo ciclónico fluye a través del ventilador de tiro inducido N.º 1 y regresa al molino de bolas para la circulación del flujo de aire principal.
Al mismo tiempo, el producto 1 se envió al clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A a una velocidad de 10 t/h para la prueba de clasificación. El principio estructural del clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A se muestra en la Figura 2. Abra la válvula de mariposa en la parte inferior del clasificador de flujo de aire de alta eficiencia para permitir que el flujo de aire ingrese desde la parte inferior, asegurando que las partículas de cemento se dispersen completamente antes de ingresar a la cámara de clasificación. Se forma un flujo de aire libre en forma de vórtice a través de la desviación y entra en la cámara de clasificación del clasificador. Hay un rotor de rueda de clasificación colocado horizontalmente en la cámara de clasificación, que genera un campo de flujo de aire giratorio a través de la rotación del rotor de la rueda de clasificación. Al mismo tiempo, la parte hueca del eje se forma por la acción del ventilador de tiro inducido para formar una presión negativa. Las partículas de cemento completamente dispersas ingresan a la rueda clasificadora a lo largo del borde del rotor del clasificador bajo la presión negativa y se mueven en forma de espiral hacia el centro de la turbina [11-12]. Las partículas de cemento grueso se expulsan de la rueda clasificadora debido a la fuerza centrífuga mayor que la resistencia viscosa generada por el flujo de aire, y se descargan desde la salida de polvo grueso como producto terminado 2; el cemento de partículas finas se succiona hacia el centro del rotor junto con el aire y se recoge mediante un colector de polvo de chorro de pulso de cámara como producto terminado 3. Para evitar fugas de aire, el colector de polvo adopta una válvula de descarga de aleta de doble capa para la descarga, y la descarga se envía rápidamente al almacén de producto terminado para sellar, evitando la acumulación de cemento ultrafino y aumentando la carga de todo el sistema. El caudal total del sistema se ajusta principalmente controlando la velocidad del ventilador de tiro inducido de alta presión, la relación entre el caudal de aire principal y el caudal de aire secundario, y el tamaño de partícula del cemento ultrafino se controla ajustando la frecuencia del convertidor de frecuencia del clasificador. Todo el sistema se transporta bajo presión negativa, sin contaminación por polvo, y funciona de manera estable.
1. Tolva de alimentación; 2. Alimentador de vibración electromagnética; 3. Molino de bolas; 4. Máquina de selección de polvo; 5. Colector de polvo ciclónico; 6.1 Ventilador de tiro inducido; 7. Clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A; 8. Colector de polvo de chorro de pulso de cámara; 9.2 Ventilador de tiro inducido
2. Pruebas in situ
2.1 Equipo y especificaciones
De acuerdo con el proceso de producción de cemento ultrafino, se probó el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A. El equipo de prueba principal incluye el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A (potencia 55kW), ventilador de tiro inducido No.2 (tipo 9-18-8D, potencia 75kW, corriente del motor 150A, volumen máximo de aire 12000-13000m3/h, presión total 16000-17000Pa), colector de polvo de chorro de pulso de cámara (área de filtrado total 313,5m2, área de filtrado efectiva 261m2, velocidad efectiva del viento de filtrado 0,77-0,83m/min, diferencia de presión de funcionamiento 1000-1200Pa), gabinete de control de energía, convertidor de frecuencia, etc.
2.2 Resultados y análisis
El clasificador de flujo de aire de alta eficiencia se aplica a la industria de producción de cemento ultrafino, y la producción de cemento ultrafino se logra simultáneamente conectando el sistema de clasificación ultrafino en la línea de producción de cemento ordinario. Utilizando el analizador de tamaño de partícula láser BT-2001 (método seco) para el análisis, se encontró que el tamaño de partícula d50 del producto de cemento ordinario 1 es 16,661 μm. D90=66,743 μM (los tamaños de partícula característicos d50 y d90 son los tamaños de partícula correspondientes a las fracciones de volumen acumuladas de 50% y 90%), con un área de superficie específica de 332,8 m2/kg y un rendimiento de 46,277 t/h. El producto 1 se sometió a una prueba de clasificación ultrafina a una velocidad de 10 t/h, con el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A girando a velocidades de 1102 r/min, 928 r/min y 667 r/min. Los resultados de las pruebas de tamaño de partícula de cemento ultrafino, área de superficie específica y rendimiento se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Resultados de pruebas de diferentes velocidades de rueda niveladora
Como se muestra en la Tabla 1, la reducción de la velocidad de la rueda clasificadora del clasificador dará como resultado un aumento en el tamaño de partícula del cemento separado, una disminución en el área de superficie específica y un aumento en la producción. Esto se debe a que la velocidad de la rueda clasificadora disminuye, el tamaño de partícula de corte del clasificador aumenta y la fuerza forzada de las cuchillas sobre las partículas de cemento disminuye. La velocidad centrífuga obtenida por las partículas disminuye, aumentando la probabilidad de que las partículas gruesas pasen a través del clasificador. Por lo tanto, la producción de cemento ultrafino obtenido de la válvula de descarga del clasificador también aumentará. Para el cemento descargado de la cola del molino de bolas, el d50 de las partículas de cemento ultrafino se puede separar mediante un clasificador de flujo de aire eficiente, que varía de 4,472 a 9,831 μ Entre m y d90 entre 11,823 y 30,510 μ Entre m, el cemento ultrafino tiene un tamaño de partícula pequeño, un rango de distribución estrecho, un control de tamaño de partícula de límite superior estable y un alto rendimiento. Todo el sistema funciona de manera estable. En comparación con las máquinas tradicionales de selección de polvo de cemento, el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia tiene una mayor precisión de clasificación, un tamaño de partícula de clasificación más pequeño y una distribución de tamaño de partícula más estrecha sin reducir la producción.
A velocidades de 1102 r/min, 928 r/min y 667 r/min, la corriente del clasificador es de 58,2 A, 52,0 A y 45,5 A, respectivamente. La corriente del ventilador de tiro inducido es de 110,3 A, 122,6 A y 133,5 A, respectivamente. Los factores de potencia de los motores del clasificador y del ventilador de tiro inducido son ambos de 0,7. El consumo de energía del clasificador y del ventilador de tiro inducido se puede calcular en función de la fórmula de cálculo de potencia del motor asíncrono trifásico, y se puede calcular el consumo de energía unitario del sistema de clasificación ultrafina (incluido el clasificador y el ventilador de tiro inducido, el consumo de energía de la válvula de descarga de aleta de doble capa es relativamente bajo y se puede ignorar). La comparación específica se muestra en la Tabla 2. De acuerdo con la Tabla 2, cuando la velocidad de la rueda de clasificación es de 1102 r/min, el consumo de energía requerido es de 63,3 kWh/t. Cuando la velocidad de la rueda de clasificación cae a 667 r/min, el consumo de energía requerido es de 29,1 kWh/t, que es 54% menos que cuando la velocidad de la rueda de clasificación es de 1102 r/min. A medida que la velocidad de la rueda de clasificación disminuye, el consumo de energía requerido también disminuye continuamente.
Tabla 2 Consumo de energía de diferentes velocidades de rueda niveladora
3. Mejora de procesos
Los resultados de este experimento indican que el clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A tiene un buen efecto de clasificación en el cemento ultrafino. Por lo tanto, proponemos introducir directamente una parte del flujo de gas-sólido desde la salida del selector de polvo en el sistema clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A en el proceso de producción de cemento con molino de bolas existente, como se muestra en la Figura 3. Esta mejora tiene dos beneficios: en primer lugar, puede garantizar que el flujo de gas-sólido ingrese al clasificador de flujo de aire de alta eficiencia en un estado completamente disperso, lo que favorece la mejora de la eficiencia de clasificación del polvo ultrafino; el segundo es que separar una parte del flujo de gas-sólido puede reducir la carga en el colector de polvo ciclónico posterior.
Figura 3 Proceso de mejora del sistema de molienda, clasificación y recolección de cemento ultrafino
1. Tolva de alimentación; 2. Alimentador de vibración electromagnética; 3. Molino de bolas; 4. Máquina de selección de polvo; 5. Colector de polvo ciclónico; 6.1 Ventilador de tiro inducido; 7. Clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A; 8. Colector de polvo de chorro de pulso de cámara; 9.2 Ventilador de tiro inducido
4. Conclusión
1) El clasificador de flujo de aire de alta eficiencia adopta una estructura de entrada inferior, que permite que el cemento molido se disperse por completo antes de ingresar a la cámara de clasificación, lo que reduce la carga en el clasificador y mejora la precisión y la eficiencia de la clasificación. El experimento muestra que es factible utilizar el proceso integrado del clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A y el molino de bolas para preparar cemento ultrafino.
2) Cuando la velocidad de la rueda de clasificación del clasificador de flujo de aire de alta eficiencia es 1102r/min, 928r/min y 667r/min, el d50 que se puede clasificar es 4.472, respectivamente μm. 6.740 μm. 9.831 μm. El cemento ultrafino de m tiene una capacidad de producción de 1.225t/h, 1.685t/h y 2.833t/h, con un consumo de electricidad de 63.3kWh/t, 47.7kWh/t y 29.1kWh/t.
3) El proceso integrado del clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A y el molino de bolas es una mejora en la producción original de cemento ordinario con molino de bolas. Para el nuevo sistema de clasificación con molino de bolas, proponemos introducir directamente una parte del flujo de gas-sólido desde la salida del selector de polvo en el sistema clasificador de flujo de aire de alta eficiencia LNHC-960A en el proceso de producción de cemento con molino de bolas existente, con el fin de cumplir con los requisitos de producción de gran escala y escala diversificada e industrial.
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